[发明专利]光信号接收装置、方法及具有该装置的相干光传输系统

权利要求书

1.一种光信号接收装置，其特征在于，包括：

一个本地激光器，用于产生本振光；

两个偏振分束器，一个偏振分束器用于将接收到载波抑制的双偏振强度调制光信号分束为x偏振接收光信号和y偏振接收光信号；另一个偏振分束器用于将本地激光器产生的本振光分束为x偏振本振光和y偏振本振光；

两个偏振合束器，一个偏振合束器用于将x偏振接收光信号和x偏振本振光进行耦合，得到携带x偏振本振光载波的x偏振接收光信号；另一个偏振合束器用于将y偏振接收光信号和y偏振本振光进行耦合，得到携带y偏振本振光载波的y偏振接收光信号；

两个光电探测器，一个光电探测器用于将携带x偏振本振光载波的x偏振接收光信号转换为x偏振接收电信号；另一个光电探测器用于将携带y偏振本振光载波的y偏振接收光信号转换为y偏振接收电信号；

两个模数转换器，分别用于将x偏振接收电信号、y偏振接收电信号转换为相应数字信号；

以及一个数字信号处理单元，包括：自拍频噪声消除模块，用于消除由于信号的自拍频对系统性能带来的影响；相位噪声补偿模块，用于利用相位噪声补偿算法消除信号的相位噪声；

所述相位噪声补偿模块利用相位噪声补偿算法消除信号的相位噪声的具体实现流程包括：

1)采用数字低通滤波器对带有相位噪声的x偏振信号和y偏振信号r_foc_x,y(n)分别滤波得到抑制的载波信号c_x,y(n)；

2)通过数字放大技术得到放大后的载波信号k·c_x,y(n)，其中k为放大系数；

3)计算得到无相位噪声的双偏振信号r_pnc_x,y(n)，计算公式为：

r_pnc_x,y(n)＝|r_foc_x,y(n)+k·c_x,y(n)|-|k·c_x,y(n)|；

所述本地激光器采用大线宽低成本激光器；

所述本地激光器的频率与信号中心频率之差不小于信号带宽的一半，形成外差接收。

2.如权利要求1所述的光信号接收装置，其特征在于：所述自拍频噪声消除模块，消除由于信号的自拍频对系统性能带来的影响的具体实现流程包括：

1)计算x偏振恢复信号、y偏振恢复信号的幅度a_x,y(n)，计算公式为：

式中，r_x,y(n)表示经过模数转换器后得到的x偏振接收电信号、y偏振接收电信号；

2)计算x偏振恢复信号、y偏振恢复信号的相位计算公式为：

式中，sign(ω)表示符号函数，当ω0时sign(ω)＝1，当ω＝0时sign(ω)＝0，当ω0时sign(ω)＝-1，

3)计算得到经过信号自拍频噪声消除的x偏振电信号和y偏振电信号r_ssbi_x,y(n)，计算公式为：

3.如权利要求1所述的光信号接收装置，其特征在于：该装置的数字信号处理单元中，所述自拍频噪声消除模块与相位噪声补偿模块之间还包括色散补偿模块、频偏补偿模块；相位噪声补偿模块的输出端还顺次连接有同步模块、FFT模块、信道估计模块和解调判决模块。

4.如权利要求1所述的光信号接收装置，其特征在于：所述本地激光器为DFB激光器。

5.一种基于权利要求1所述装置的光信号接收方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

载波抑制的双偏振强度调制光信号通过一个偏振分束器分束为x偏振接收光信号和y偏振接收光信号；同时本地激光器产生的本振光通过另一个偏振分束器分束为x偏振本振光和y偏振本振光；

x偏振接收光信号和x偏振本振光经过一个偏振合束器耦合后通过一个光电探测器转换为x偏振接收电信号；y偏振接收光信号和y偏振本振光经过另一个偏振合束器耦合后通过另一个光电探测器转换为y偏振接收电信号；

x偏振接收电信号和y偏振接收电信号分别经由两个模数转换器得到数字信号后，送入数字信号处理单元进行解调恢复；解调恢复过程中，自拍频噪声消除模块消除由于信号的自拍频对系统性能带来的影响，相位噪声补偿模块利用相位噪声补偿算法消除信号的相位噪声。